NASA科學家致力於實現全電動飛機

作者 : George Leopold,EE Times特約記者

NASA正在開發代號「Maxwell」X-57全電動飛行器,聚焦於新電池技術以及如何以更少的燃料降低排放...

快速成熟並擴大市場版圖的電動車一直都是大眾矚目的焦點,但其實研究人員也在關注其他可以利用電動馬達的交通工具,包括全電動化的飛機。

而儘管美國太空總署(NASA,其縮寫的第一個字母A就是代表航空- Aeronautics)正投入寶貴的超級運算資源進行新一代全電動飛行器原型的模型建立與軟體模擬,商業航空專家指出,全電動飛機距離載客服務還有很長的一段路要走,主要是因為仍有諸多技術挑戰有待克服,像是電池能量密度。

X-57電動馬達。(圖片來源: NASA)

NASA的研究人員表示,他們開發的代號「Maxwell」X-57全電動飛行器,聚焦於新電池技術以及如何以更少的燃料降低排放;該研發專案主管官員表示:「NASA研究人員正在尋找改善飛行器的方法,而不是重新發明。」

位於美國加州矽谷的NASA Ames研究中心人員,正在利用該機構的Pleiades超級電腦主導建模與軟體模擬任務;模擬是為了建立空氣動力學性能的精確電腦模型,這些模型將會被整合到X-57模擬器中。電腦建模之後就是進行比例尺放大模型、進行風洞測試與原型機飛行測試;試飛將會以改裝過的Tecnam P2006T飛行器進行,最終則是測試翼尖馬達(wingtip motors)並打造新機翼。

雖然電池能源密度仍然是開發過程中的一大障礙,NASA研究人員指出,電動馬達能被安裝在飛行器的幾乎任何地方來提升效率。某一個版本的X-57原型內含14個電池動力馬達與螺旋槳;其中有12個是用來起飛與降落,2個翼尖馬達則是在水平飛行期間提供推進動力與穩定性。那些馬達的馬力尚無法與內燃機引擎媲美,但是它們更小、重量也更輕。

目前的電池配置內含一對400磅重的商用鋰離子電池芯,放置於機艙中的客製化電池組;根據X-57 Maxwell官網的資料,此電力裝置可提供23千瓦小時(kilowatt hours)的能源。

X-57電池組。(圖片來源: NASA)

X-57電池組。(圖片來源: NASA)

仍有人懷疑全電動飛機是遙不可及的夢想,身兼軟體工程師的資深飛行員Gregory Travis表示:「我很喜歡以電動馬達取代內燃機引擎的想法,但我看不出來他們如何達到能足夠高的電池能量密度,以與碳氫化合物燃料做有意義的比較。」

Travis認為,航太應用的可再生能源應該聚焦於燃料電池,類似阿波羅號(Apollo)太空人來回月球使用的動力;「我們需要的是一種能直接將碳氫化合物轉換成足夠電力的燃料電池。」

X-57的「Maxwell」代號,是為了向19世紀的蘇格蘭電磁學/物理學家James Clerk Maxwell致敬,他是開創電磁理論的先鋒。而無論該實驗性飛行器是否能成功,NASA的研究至少有助於在一個對可靠性與安全性要求最高的應用領域,推動電池與其他電源管理技術的創新。

 

編譯:Judith Cheng

(參考原文 :Pie in the Sky? NASA Prototypes an All-Electric Aircraft,By George Leopold)

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